Nghiên cứu đa dạng sinh học ba bộ côn trùng nước phù du (ephemeroptera), cánh úp (plecoptera) và cánh lông (trichoptera) ở xã ngọc thanh, thành phố phúc yên, tỉnh vĩnh phúc

Về khía cạnh ứng dụng trong việc chỉ thị chất lượng môi trường nước, có nhiều nhóm côn trùng nước có thể đáp ứng lại sự biến đổi của môi trường nhưng theo Marchant và cộng sự 1995 thay v

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH – KTNN

======

NGUYỄN THANH HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC BA BỘ CÔN TRÙNG NƯỚC: PHÙ DU (EPHEMEROPTERA), CÁNH ÚP (PLECOPTERA)

VÀ CÁNH LÔNG (TRICHOPTERA) Ở XÃ NGỌC THANH,

THÀNH PHỐ PHÚC YÊN, TỈNH VĨNH PHÚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Động vật học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA SINH – KTNN

======

NGUYỄN THANH HƯƠNG

NGHIÊN CỨU ĐA DẠNG SINH HỌC BA BỘ CÔN TRÙNG NƯỚC: PHÙ DU (EPHEMEROPTERA), CÁNH ÚP (PLECOPTERA)

VÀ CÁNH LÔNG (TRICHOPTERA) Ở XÃ NGỌC THANH,

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS

Nguyễn Văn Vịnh, người thầy đã truyền cảm hứng, niềm đam mê nghiên cứu khoa

học cho tôi Thầy đã hết lòng dạy bảo và định hướng cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu cũng như hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp của mình

Đồng thời, qua đây tôi cũng xin trân trọng gửi lời cảm ơn cũng đến các thầy,

cô trong Tổ Động vật, Khoa Sinh - Kỹ thuật nông nghiệp, Trường Đại học Sư phạm

Hà Nội 2, những người đã truyền đạt kiến thức và tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện khóa luận

Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới bạn bè và gia đình đã động viên

và là chỗ dựa vững chắc cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ quý báu đó!

Hà Nội, ngày 17 tháng 5 năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thanh Hương

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả nghiên cứu, các số liệu trình bày trong khóa luận là do nghiên cứu, thực tiễn đảm bảo tính trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí chuyên ngành, các hội thảo khoa học, sách chuyên khảo và bất cứ công trình khoa học, … nào khác

Hà Nội, ngày 17 tháng 5 năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thanh Hương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích của nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Ý nghĩa 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Tình hình nghiên cứu 3 bộ côn trùng nước Phù du, Cánh úp, Cánh lông trên thế giới 3

1.2 Tình hình nghiên cứu 3 bộ côn trùng nước Phù du, Cánh úp, Cánh lông ở Việt Nam 7

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10

2.1 Đối tượng nghiên cứu 10

2.2 Phạm vi nghiên cứu 10

2.3 Thời gian nghiên cứu 10

2.4 Địa điểm nghiên cứu 10

2.5 Phương pháp nghiên cứu 15

2.5.1 Phương pháp nghiên cứu ngoài tự nhiên 15

2.5.2 Phương pháp phân tích mẫu 16

2.5.3 Chỉ số đa dạng sinh học và chỉ số tương đồng 16

2.5.4 Phương pháp xử lý số liệu 18

2.6 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ở xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc 18

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 20

3.1 Thành phần loài và đa dạng về loài Phù du, Cánh úp và Cánh lông tại khu

vực nghiên cứu 20

3.1.1 Thành phần loài Phù du, Cánh úp và Cánh lông tại khu vực nghiên cứu 20

3.1.2 Đa dạng về loài Phù du, Cánh úp và Cánh lông tại khu vực nghiên cứu 25

3.1.2.1 Đa dạng về loài Phù du 25

3.1.2.2 Đa dạng về loài Cánh úp 28

3.1.2.3 Đa dạng về loài Cánh lông 30

3.1.2.4 Loài ưu thế và chỉ số đa dạng 34

3.2 Phân bố của Phù du, Cánh úp và Cánh lông theo dạng sinh cảnh 35

3.2.1 Thành phần loài Phù du, Cánh úp và Cánh lông theo các dạng sinh cảnh 35

3.2.2 Đánh giá mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các dạng sinh cảnh 36

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Số lượng và tỷ lệ (%) các họ, giống, loài của bộ Phù du, Cánh úp và Cánh

lông tại khu vực nghiên cứu 20

Bảng 3.2 Thành phần loài của ba bộ Phù du, Cánh úp và Cánh lông tại khu vực nghiên cứu 21

Bảng 3.3 Số lượng và tỷ lệ (%) các taxon bậc giống và loài của các họ thuộc bộ Phù du tại khu vực nghiên cứu 25

Bảng 3.4 Số lượng và tỷ lệ (%) các taxon bậc giống và loài của các họ thuộc bộ Cánh úp tại khu vực nghiên cứu 29

Bảng 3.5 Số lượng và tỷ lệ (%) các taxon bậc giống và loài của các họ thuộc bộ Cánh lông tại khu vực nghiên cứu 30

Bảng 3.6 Loài ưu thế và chỉ số đa dạng sinh học Shannon - Weiner (H’) 34

tại khu vực nghiên cứu 34

Bảng 3.7 Số lượng các loài Phù du, Cánh úp, Cánh lông theo dạng sinh cảnh 35

Bảng 3.8 Chỉ số tương đồng về thành phần loài giữa ba sinh cảnh 36

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm thu mẫu tại khu vực nghiên cứu 11 Hình 3.1 Tỷ lệ (%) số loài theo từng họ của bộ Phù du tại khu vực nghiên cứu 26 Hình 3.2 Tỷ lệ (%) số loài theo từng họ của bộ Cánh úp tại khu vực nghiên

cứu 29 Hình 3.3 Tỷ lệ (%) số loài theo từng họ của bộ Cánh lông tại khu vực nghiên

cứu 31 Hình 3.4 Sở đồ thể hiện chỉ số tương đồng giữa các điểm thu mẫu 37

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trên bề mặt Trái Đất có 3/4 diện tích là mặt nước Trong đó nước ngọt chỉ chiếm khoảng gần 1% diện tích bề mặt, có tới 6% các loài côn trùng nước sinh sống Côn trùng nước sinh sống nửa vòng hoặc cả vòng đời trong môi trường nước với 12 bộ và ước tính khoảng 100.000 loài Ở môi trường dưới nước và trên cạn chúng có vai trò rất quan trọng cũng như đối với cuộc sống của con người Với tầm quan trọng như thế chúng rất được quan tâm nghiên cứu, đối với từng bộ của nhóm này, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu bao gồm những nghiên cứu về phân loại học, tiến hóa, hay những nghiên cứu về ứng dụng Trong đó nghiên cứu nhiều hơn

cả là về phân loại học và ngày càng mở rộng phạm vi nghiên cứu Không chỉ dừng lại ở việc mô tả, phân loại mà còn tập chung đi sâu vào nghiên cứu các đặc điểm sinh học, sinh thái như: các mối quan hệ dinh dưỡng, biến động quần thể, đáp ứng yêu cầu của sinh thái học Đặc biệt một hướng nghiên cứu mới về côn trùng nước được mở ra đó là sử dụng côn trùng nước làm sinh vật chỉ thị chất lượng nước hay những nghiên cứu về sinh vật mô hình

Trong số các bộ côn trùng nước, các bộ có số lượng loài chiềm ưu thế là

ba bộ Phù du (Ephemeroptera), Cánh úp (Plecoptera) và Cánh lông (Trichoptera) Tại các thủy vực nước ngọt chúng có mặt ở khắp nơi, đặc biệt tại các thủy vực dạng suối nhỏ và trung bình, nơi có cấu trúc nền đáy đa dạng và thực vật thủy sinh phát triển Về khía cạnh ứng dụng trong việc chỉ thị chất lượng môi trường nước, có nhiều nhóm côn trùng nước có thể đáp ứng lại sự biến đổi của môi trường nhưng theo Marchant và cộng sự (1995) thay vì phải nghiên cứu toàn bộ các nhóm côn trùng nước thì ta chỉ sử dụng ba bộ Phù du, Cánh úp, Cánh lông làm đại diện để nghiêns cứu

Xã Ngọc Thanh với diện tích 7.500ha là vùng núi duy nhất thuộc địa phận thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Địa hình chủ yếu của xã là đồi núi thấp với độ cao so với mặt nước biển dưới 300m Khu vực nghiên cứu có nhiều dạng thủy vực khác nhau, trong đó thủy vực dạng suối tương đối đa dạng và phong phú Các suối này là điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các loài thủy sinh vật cũng như các

loài côn trùng nước Với hệ thống sinh vật đa dạng và nguồn thủy sinh phong phú

nhưng chưa có nghiên cứu cụ thể nào về 3 bộ côn trùng nước gồm bộ Phù du, Cánh

úp và bộ Cánh lông Chính vì thế tôi tiến hành thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu đa dạng sinh học ba bộ côn trùng nước Phù du

(Ephemeroptera), Cánh úp (Plecoptera) và Cánh lông (Trichoptera) ở xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc”

2 Mục đích của nghiên cứu

- Nghiên cứu đa dạng sinh học về loài của ba bộ côn trùng nước Phù du, Cánh úp, Cánh lông tại khu vực nghiên cứu

- Nghiên cứu về sự phân bố của Phù du, Cánh úp, Cánh lông theo các dạng sinh cảnh

3 Nội dung nghiên cứu

- Xác định thành phần loài và đa dạng sinh học loài của ba bộ côn trùng nước Phù du, Cánh úp, Cánh lông tại khu vực nghiên cứu

- Xác định phân bố, mức độ tương đồng về thành phần loài giữa các dạng sinh cảnh

4 Ý nghĩa

4.1 Ý nghĩa khoa học

Đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu đa dạng sinh học của 3 bộ côn trùng nước (Phù du, Cánh úp và Cánh lông) tại hệ thống suối thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Kết quả của đề tài góp phần cung cấp những tư liệu phục vụ cho việc nghiên cứu về 3 bộ côn trùng nước (Phù du, Cánh úp và Cánh lông) sau này tại hệ thống suối thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

Kết quả nghiên cứu đề tài là cơ sở đưa ra các giải pháp nhằm khai thác hợp

lý tài nguyên thiên nhiên, bảo tồn hệ sinh vật nước trên khu vực đã nghiên cứu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu 3 bộ côn trùng nước Phù du, Cánh úp, Cánh lông trên thế giới

Trên thế giới đã có có rất nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến từng bộ của nhóm côn trùng này, từ những nghiên cứu về phân loại học (Eaton, 1871, 1883

- 1888; Lepneva, 1970, 1971; McCafferty, 1973, 1975; Kawai, 1961, 1963), sinh thái học (Brittain, 1982), tiến hoá (Edmunds, 1972; McCafferty, 1991) đến những nghiên cứu về ứng dụng (Morse, 1984) Đặc biệt đã có nhiều nghiên cứu về các nhóm côn trùng nước gắn bó chặt chẽ với đời sống con người mà đa phần là tác nhân gây bệnh hoặc tác nhân truyền bệnh cho người và động vật như: ruồi, muỗi,… Điển hình là các nghiên cứu của Resh và Rosenberg, 1979; Merritt và Cummins, 1984; Merritt và Newson, 1978; Kim và Merritt, 1987, theo Barber-James H.M (2008) [8]

Nghiên cứu về Phù du (Ephemeroptera)

Bộ Phù du (Ephemeroptera) là bộ côn trùng nước đóng vai trò quan trọng trong quần xã sinh vật sống trong thủy vực nước ngọt do chúng có sự đa dạng về số lượng loài cũng như đa dạng trong các sinh cảnh sống Trong tự nhiên, chúng là nguồn thức ăn cho các loài cá, các loài lưỡng cư và động vật không xương sống ăn thịt khác [29] Do vậy, Phù du đã được công bố bởi nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới

Vào năm 1758 nhà tự nhiên học Lineaus đã có những nghiên cứu đầu tiên về loài Phù du trong đó ông đã mô tả 6 loài Phù du được tìm thấy ở Châu Âu và xếp

chúng vào giống Ephemera thuộc bộ Neuroptera, trong đó chia thành hai nhóm:

nhóm có 2 tơ đuôi và nhóm có 3 tơ đuôi [26] Kluge (2004) đã xếp Phù du thành

các phân bộ dựa vào đặc điểm tơ đuôi và cánh, bao gồm 4 giống: Ephemera (3 tơ đuôi và 2 đôi cánh), Branchycerus (3 tơ đuôi và 1 đôi cánh), Baetis (2 tơ đuôi và 2 đôi cánh) và Cloeon (2 tơ đuôi và 1 đôi cánh) Cho đến những nghiên cứu của

Burmeister (1829), Packard (1886), Handlirch (1903) đã xếp Phù du thành một bộ riêng biệt bao gồm nhiều phân bộ và họ khác nhau [25]

Ngay sau đó liên tiếp vào thế kỉ XIX và thế kỉ XX hàng loạt nghiên cứu về Phù du được công bố đã mở rộng tầm hiểu biết của Nhân loại Trong đó thế kỉ XIX

đã công 1 loạt công trình nghiên cứu trong đó tiêu biểu là công trình “A monograph

on the Ephemeridae” của Eaton Công trình này đã mô tả đầy đủ các đặc điểm kiến thức về hình thái từ giai đoạn ấu trùng tới trưởng thành [16, 17, 18]

Khu vực châu Âu và khu vực Bắc Mỹ các nghiên cứu về Phù du được quan tâm từ rất sớm Đặc biệt các nghiên cứu về Phù du ở Châu Á phát triển và thế kỉ

XX Trong những năm gần đây nghiên cứu về phân loại học cũng được chú ý và phát triển như Trung Quốc

Nghiên cứu về phân loại học trong những năm gần đây cũng được chú ý tới chủ yếu dựa trên các đặc hình thái gặp một số hạn chế về như các khóa định loại chỉ

sử dụng được cho một số giai đoạn và giới tính của Phù du Ấu trùng lại là đối tượng khó xác định nhất, nhưng lại là đối tượng đem lại nhiều ý nghĩa về mặt ứng dụng như chỉ thị chất lượng môi trường nước Bên cạnh đó nghiên cứu về thành phần loài cũng được chú ý, đã cho nhân loại hiểu biết 1 cách tỉ mỉ, các nhà khoa học

đã nghiên cứu và xây dựng khoá phân loại chi tiết tới loài kể cả giai đoạn ấu trùng

và trưởng thành Hiện nay, hướng nghiên cứu tập trung vào các vấn đề sinh thái, phục hồi và bảo tồn các loài cũng như các nghiên cứu ứng dụng của Phù du vào thực tiễn

Nghiên cứu về Cánh úp (Plecoptera)

Bộ Cánh úp (Plecoptera) là một bộ côn trùng nước nhỏ thuộc nhóm côn trùng phát triển qua biến thái không hoàn toàn, xuất hiện ở kỷ Pecmi khoảng 300 triệu năm trước đây Thiếu trùng bộ Cánh úp có các đặc điểm cơ thể dễ nhận biết như: cơ thể mềm, gồm 3 phần (đầu, ngực, bụng), ăng ten dạng sợi chỉ kéo dài, phần phụ miệng dạng nghiền, hai mắt kép, 2 hoặc 3 mắt đơn, 2 tơ đuôi dài, bụng gồm 10 đốt và vẫn còn dấu tích của đốt thứ 11 Cánh úp có sự phân bố rộng rãi trên toàn cầu (trừ khu vực Antartica) và đóng vai trò quan trọng trong hệ sinh thái nước ngọt, chúng đóng vai trò là sinh vật tiêu thụ bậc 1, 2 đồng thời cũng là thức ăn của nhiều loài động vật không xương sống và cá; thiếu trùng bộ Cánh úp còn được sử dụng trong nhiều nghiên cứu ứng dụng như là những chỉ thị sinh học để đánh giá chất lượng môi trường nước, [20]

Vào năm 1592 nghiên cứu đầu tiên về phân loại học được công cố bởi

Hoefnegel với mẫu Cánh úp trưởng thành ở Châu Âu, ông đã đặt tên là Perlodes sp thuộc giống Phryganea Theo công bố năm 2008 của Fochetti R bộ cánh úp hiện có

khoảng 3497 loài thuộc 286 giống 16 họ được công bố trên thế giới Trong nghiên cứu của Fochetti R cũng đã xác định bộ Cánh úp gồm 2 phân bộ Arctoperlaria

(gồm 12 họ và khoảng 3179 loài) và Antarctoperlaria (gồm 4 họ và khoảng 318 loài) Xét theo các khu vực địa lý trên thế giới, khu vực Châu Á là khu vực có số lượng loài lớn nhất với 1527 loài, những nghiên cứu được tập trung chủ yếu ở Nhật Bản và phần địa phận của Nga thuộc Châu Á, nhiều khu vực thuộc châu Á có ít hoặc chưa từng có nghiên cứu về Cánh úp

Trong suốt thập niên 30 của thế kỉ XX khu hệ cánh úp ở Châu Á được nghiên cứu bởi cả các nhà khoa học châu Á và châu Âu, Wu và Claassen (1934,

1935, 1937, 1938) đã mô tả khóa định loại Cánh úp ở miền Nam Trung Quốc Kawai (1961 - 1975) nghiên cứu một vài loài ở Ấn Độ, Bangladesh đến phía Nam châu Á Zwick và Sivec (1980) mô tả một số loài Cánh úp ở Himalaya Vào thập niên 80 của thế kỷ XX, Zwick (1980, 1983, 1985, 1988) cũng đưa ra những nghiên cứu về khu hệ Cánh úp ở Đông Nam Á Uchida và cs (1988, 1989) mô tả một vài loài thuộc Perlinae (Perlidae) ở Malaysia, Thái Lan và mô tả 2 giống thuộc

Peltoperlidae (Cryptoperla và Yoraperla) ở Nhật Bản và Đài Loan Stark (1979,

1987, 1983, 1991, 1999) đã ghi nhận nhiều loài mới trong họ Peltoperlidae và Perlidae ở châu Á Gần đây, Du (1998, 1999, 2000) đã công bố những tài liệu liên quan đến Perlidae ở miền Nam Trung Quốc (dẫn theo Cao (2002) [11])

Trên thế giới khu vực Bắc Mỹ (650 loài) và Châu Âu (426 loài) là hai khu vực đã được nghiên cứu nhiều hơn cả Khu hệ Cánh úp ở Australia (191 loài) và New Zealand (104 loài) cũng đã được nghiên cứu khá đầy đủ Trong khi đó, khu vực Châu phi chỉ ghi nhận được 126 loài [20]

Ứng dụng trong cuộc sống do có độ nhạy cao với môi trường nước bị ô nhiễm nên Cánh úp được ứng dụng tập trung vào lĩnh vực chỉ thị chất lượng môi trường nước

Sinh thái học, ấu trùng cánh úp sống trong các ao hồ có nồng độ ôxy cao

Nghiên cứu về Cánh lông (Trichoptera)

Cánh lông là một trong những bộ có số lượng loài phong phú và đa dạng nhất trong các bộ côn trùng sống trong nước sạch và đứng thứ ba trong các bộ côn trùng nước, tuy nhiên tính đến hiện nay các nhà khoa học dự đoán mới có khoảng 25% loài được mô tả Trên thế giới, Cánh lông có sự phân bố đa dạng, có thể tìm thấy ở những suối có nhiệt độ tương đối cao (lên tới 340C) [24] Về khía cạnh chủng loại phát sinh, đã có nhiều nghiên được thực hiện từ giữa thế kỉ XX bởi hàng loạt các nghiên cứu của Ross (1956,1964,1967), Weaver (1984, 1992a, 1992b), Weaver

& Morse (1986), Wiggins&Wichard (1989), Wiggins (1992, 2004), Morse (1997)

và Kjer và cs (2001, 2002), trong đó đa số các tác giả đã cho rằng Cánh lông được xem như là nhóm chị em (sister group) với bộ Lepidoptera trong cùng tổng bộ Amphiesmenoptera (dẫn theo Hoang D H (2005) [21])

Trong những năm gần đây những nghiên cứu về Cánh Lông ở khu vực châu

Á tương đối mạnh Năm 2016 Morse ông đã tổng hợp phân tích 2 khu vực khu vực Đông Palearctic (Eastern Palearctic-EP) và khu vực Phương Đông (Oriental Region-OR) Có khoảng 1090 loài và mật độ 43 loài/Gm2 Cánh lông trong khu vực

EP, đây cũng là con số thấp nhất trong các khu địa động vật trên toàn thế giới Trong khi đó, khu vực OR có tới 5313 loài và mật độ là 405 loài/Gm2 , đây cũng là khu vực có số lượng loài và mật độ cá thể lớn nhất

Ở khu vực Đông Nam Á, bộ Cánh Lông cũng được nghiên cứu từ rất sớm bởi Ulmer và Navás Ulmer có hướng nghiên cứu dựa vào giai đoạn ấu trùng những năm 1955 và 1957, gần đây một loạt nghiên cứu quan trọng đã được công bố trong

đó Malicky (2007) đã liệt kê 327 loài và chứng minh sự đa dạng của Cánh lông trên đảo Sumatra cao hơn so với các khu vực khác xung quanh đại lục Indonesia;

Johason và Oláh (2008) đã công bố 7 loài mới thuộc giống Tinodes

(Psychomyiidae) cho khu hệ Cánh lông Đông Nam Á và 1 loài mới từ Hồng Kông Olash và Johanson (2010) đã công bố 19 loài mới thuộc họ Dipseudopsidae cho khoa học từ các mẫu vật thu được tại Ấn Độ, Malaysia, Lào và Việt Nam (dẫn theo Hoang D H (2005) [21])

Các nhà khoa học cũng rất chú ý nghiên cứu tới phân loại học đặc điểm sinh học của bộ Cánh lông, trong đó cần nhắc tới nghiên cứu của Wiggins (1969, 1978,

1985, 1986) Năm 2009, Morse đã công bố một danh sách đầy đủ các loài cũng như phân bố địa lý sinh vật của bộ Cánh lông trên toàn thế giới và tiếp tục được cập nhật cho tới hiện nay (dẫn theo Hoang D H (2005) [21]) Brouwer và cs (2016) đã đánh giá khả năng chống trịu của 6 loài Cánh lông thường sống ở khu vực nước đứng dưới tác động của tốc độ dòng chảy, qua đó đã đánh giá được khả năng thích nghi của các loài này trong tự nhiên khi có sự thay đổi [10]

1.2 Tình hình nghiên cứu 3 bộ côn trùng nước Phù du, Cánh úp, Cánh lông ở Việt Nam

Nghiên cứu về Phù du (Ephemeroptera)

Ở Việt Nam, trong những năm đầu của thế kỷ 20, các mô tả về Ephemeroptera cũng được đề cập và quan tâm nghiên cứu Mở đầu cho những nghiên cứu về Ephemeroptera ở Việt Nam, nhà côn trùng học Lestage (1921, 1924),

đã mô tả một loài mới của bộ Phù du cho khoa học, dựa vào mẫu vật được lưu giữ ở

bảo tàng Paris Ông đặt tên loài là Ephemera duporti, do các loài thuộc giống

Ephemera có kích thước lớn, phân bố khá rộng và dễ thu thập nên nó được tiếp tục nghiên cứu ở giai đoạn này Sau đó, Navas (1922, 1925) đã công bố hai loài

Ephemera longiventris và Ephemera innotata, cũng dựa trên các mẫu vật thu được

ở miền Bắc Việt Nam Cho đến nay, hai loài này cũng chưa tìm thấy ở các khu vực phân bố khác, nên có thể xem chúng như là loài đặc hữu cho khu hệ Ephemeroptera

ở Việt Nam

Các nghiên cứu tại Việt Nam tập chung vào nghiên cứu về thành phần loài

Mở đầu là Đặng Ngọc Thanh (1980) trong nghiên cứu này đã xác định được khu hệ Phù Du Việt Nam có 54 loài, 29 giống thuộc 13 họ khác nhau Tuy nhiên trong số này chỉ có 13 loài là được định tên đầy đủ, số còn lại chỉ ở mức độ giống

Nguyễn Xuân Quýnh và cs (2001), khi xây dựng khoá định loại các nhóm động vật không xương sống nước ngọt thường gặp ở Việt Nam đã đưa ra khoá định loại tới họ ấu trùng Phù du Kết quả của công trình này là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu phân loại về Phù du cũng như việc sử dụng đối tượng này là sinh vật chỉ thị cho các thuỷ vực nước ngọt ở Việt Nam [3]

Trong những năm gần đây nghiên cứu về Phù Du tiếp tục được đẩy mạnh với việc tiến hành ở nhiều khu vực khác nhau trên cả nước đặc biệt là ở các khu vực Vườn Quốc gia (VQG Tam Đảo, Nguyễn Văn Vịnh (2004), VQG Hoàng Liên), Khu bảo tồn thiên nhiên, Khu Dự Trữ sinh quyển

Nghiên cứu về bộ Cánh úp (Plecoptera)

Ở Việt Nam, chưa có nhiều những nghiên cứu về bộ Cánh úp Một vài loài

đã được mô tả bởi Kawai (1968, 1969), Zwick (1988), Stark và cs (1999), nhưng tất cả các mẫu vật đều ở giai đoạn trưởng thành (dẫn theo Cao (2002) [11])

Nguyễn Văn Vịnh và cs (2013) đã nghiên cứu về nhóm côn trùng nước ở VQG Tam Đảo đã tiến hành định loại các loài thuộc bộ Cánh úp Kết quả cho thấy

số loài Cánh úp ở VQG Tam Đảo là 12 loài thuộc 3 họ [31]

Cao Thị Kim Thu (2002) đã công bố dẫn liệu mô tả 50 loài thuộc 22 giống, 4

họ ở Việt Nam dựa trên những đặc điểm của cả hai giai đoạn trưởng thành và ấu trùng Tác giả đã xây dựng khóa định loại cho cả côn trùng trưởng thành và thiếu trùng Cánh úp ở Việt Nam đồng thời cung cấp những miêu tả chi tiết về hình thái của thiếu trùng bộ Cánh úp Công trình này là cơ sở khoa học cho các nghiên cứu sau này về bộ Cánh úp ở nước ta [11]

Cao Thị Kim Thu (2007, 2007a, 2007b, 2007c) đã công bố hàng loạt các loài

mới cho Việt Nam, bao gồm, Neoperla sungi Cao & Bae, 2007; Neoperla tamdao Cao & Bae, 2007; Neoperla yentu Cao & Bae, 2007; Chinoperla rhododendrona Cao & Bae, 2007; Agnetina den Cao & Bae, 2007; Acroneuria bachma Cao & Bae,

2007 ; A magnifica Cao & Bae, 2007 [12-15]

Bên cạnh đó cũng có nhiều công trình đến từ các nhà khoa học nươc ngoài hoạt động nghiên cứu tại Việt Nam tiêu biểu như Stark, Sivec và Shimizu (2012) đã

ghi nhận 3 loài mới là Rhopalopsole azun (Gia Lai), R minima (Nghệ An) và R

sapa (Lào Cai), đồng thời cũng cung cấp một khóa phân loại tới loài của giống này

tại Việt Nam [32]

Nghiên cứu về bộ Cánh lông (Trichoptera)

Ở Việt Nam, bộ Cánh lông được nghiên cứu từ rất sớm Những tài liệu về Cánh lông đã được xuất bản bởi các nhà phân loại học đến từ các nước châu Âu như: Đức (Ulmer, 1907), Tây Ban Nha (Navás, 1913) Sau những nghiên cứu đầu

tiên của Ulmer về 2 loài Hydromanicus buenningi và Paraphlegopteryx tonkinensis,

ông đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu về Cánh lông ở Việt Nam Tiếp theo, Navás (1913, 1917, 1921, 1922, 1930, 1932, 1933) đã mô tả một số loài thuộc các tổng họ của Hydropsychoidae, Philopotamoidae (Stenopsychidae), Leptoceroidae, Limnephiloidae và Rhyacophiloidae Bae (1997) nghiên cứu về Hydropsychoidae, Limnephiloidae và Rhyacopphiloidae Oláh(1987-1989) mô tả các loài thuộc Glossosomatoidae, Hydroptiloidae và Rhyacophiloidae [7]

May (1995-1998) và Malicky (1994, 1995, 1998), mô tả các loài thuộc các

họ Hydropsychoidae, Glossosomatoidae, Rhyacopphiloidae, Phiolopotamoidae, Limnephiloidae, Hydroptiloidae, Sericostomatoidae và Leptoceroidae từ các mẫu

vật thu được ở một số vùng của Việt Nam Malicky và Mey (2001), mô tả 2 loài

mới thuộc giống Ceratopsyche ở miền Bắc Việt Nam Schefter và Johanson (2001),

mô tả 3 loài thuộc giống Helicopsyche Nguyễn Văn Vịnh và cộng sự (2001) định

loại được 23 loài thuộc 16 họ của bộ Cánh lông ở Vườn Quốc gia Tam Đảo khi nghiên cứu về nhóm côn trùng nước tại khu vực này

Nguyễn Xuân Quýnh, Clive Pinder, Steve Tilling (2001), đã xây dựng khóa định loại tới họ của bộ Cánh lông thường gặp ở nước ta Hoàng Đức Huy (2005) mô

tả đặc điểm hình dạng, cấu tạo ngoài của các loài Cánh lông ở Việt Nam dựa vào giai đoạn ấu trùng [3]

Năm 2016, Nguyễn Văn Hiếu và cs đã ghi nhận được 36 loài, 35 giống, 17

họ thuộc bộ Cánh lông, trong đó có 1 loài ghi nhận mới cho VQG Hoàng Liên, tỉnh Lào Cai [1]

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Ấu trùng và thiếu trùng Phù du,Cánh úp, Cánh lông thu được tại các thủy vực dạng suối thuộc xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên , tỉnh Vĩnh Phúc

2.2 Phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu đa dạng sinh học về loài của ba bộ côn trùng nước Phù du,

Cánh úp, Cánh lông

2.3 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện từ tháng 9/2017 đến tháng 5/2019 Mẫu vật sử dụng trong nghiên cứu được thu ngoài thực địa từ ngày 09/9/2017 đến ngày 22/10/2017

Tại hệ thống suối thuộc xã Ngọc Thanh, Thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc Toàn bộ mẫu vật thu ngoài tự nhiên được bảo quản và lưu trữ tại phòng thí nghiệm Đông vật khoa Sinh – KTNN trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

2.4 Địa điểm nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại 15 điểm thu mẫu thuộc địa phận xã Ngọc

Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc (Hình 2.1)

Hình 2.1 Sơ đồ các điểm thu mẫu tại khu vực nghiên cứu

Nguồn bản đồ: Ủy ban nhân dân xã Ngọc Thanh, 2014

Trong đó có 5 điểm (được ký hiệu từ N1 đến N5) thuộc suối trong rừng tự nhiên (Sinh cảnh 1); 5 điểm (được ký hiệu từ D1 đến D5) thuộc suối chảy qua các khu dân cư chịu tác động trong sinh hoạt của con người (Sinh cảnh 2); 5 điểm (được

ký hiệu từ điểm R1 đến R5) thuộc suối chảy qua khu vực đồng ruộng chịu tác động của các hoạt động sản xuất nông nghiệp (Sinh cảnh 3)

Sinh cảnh 1: Hệ thống suối chảy qua khu vực rừng tự nhiên, suối có độ dốc

thấp, kích thước từ 2,5m đến 6,5m, đá cuội với kích thước từ 24cm – 100cm chiếm chủ yếu ở nền đáy, thỉnh thoảng thấy cát sỏi nhỏ và đá tảng xuất hiện Rừng ở hai bên suối, độ che phủ lớn từ khoảng (64-97%)

Sinh cảnh 2: Hệ thống suối chảy qua các khu vực có dân cư, nhà ở tập trung

ở hai bên suối, độ che phủ từ (19-42%), kích thước suối từ khoảng 2,5m đến 5,5m, nền đáy chủ yếu là cát, sỏi và đá cuội, đôi khi có lẫn rác thải sinh hoạt của người dân nên bị ô nhiễm

Sinh cảnh 3: Hệ thống suối chảy qua khu vực đồng ruộng, suối chảy chậm

với ruộng ở hai bên xen lẫn có cả đường đi của người dân, độ che phủ không cao từ (0-5%) nền đáy chủ yếu là đất bùn sỏi nhỏ và cát, đây là nơi cung cấp nước cho địa phương canh tác, suối có kích thước từ 2m đến 5m, nước suối có lẫn rác thải sinh hoạt của người dân

Các thông số về đặc điểm tự nhiên như cấu trúc nền đáy, độ che phủ và đặc điểm thực vật thủy sinh được ghi chép đầy đủ, cụ thể trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Một số đặc điểm sinh cảnh tại các điểm nghiên cứu

Nền đáy chủ yếu là đá nhỏ, ít đá tảng lớn Có nhiều mùn bã thực vật Độ che phủ 80-90%

Nền đáy chủ yếu là đá nhỏ, suối có nhiều mùn

Chiều rộng của suối là 3-7m, độ sâu 40-150cm Nền đáy chủ yếu là bùn, đá sỏi, mảnh đồ dùng sinh hoạt và xây dựng (gạch vụn, mảnh chai…) Suối ít bã mùn thực vật

7 D2 - Độ cao: 43m Chiều rộng của suối là 3-5m, độ sâu 80-100cm

cỏ che phủ ở hai bên Độ che phủ 20-40%

cỏ che phủ Độ che phủ 10- 25% Nước suối và đáy suối chịu ảnh hưởng nhiều của rác thải và nước thải sinh hoạt của người dân

Chiều rộng của suối là 2-3m, độ sâu 40-80cm

Suối nước thuộc hệ thống kênh tưới tiêu Nước suối và đáy suối chịu ảnh hưởng nhiều của rác thải và nước thải sinh hoạt, chăn nuôi của người dân

Nền đáy chủ yếu là bùn, đá sỏi Suối nhiều mùn

bã thực vật Hai bên suối có cây bụi, cây cỏ che phủ Độ che phủ 10-30% Suối nước thuộc hệ thống kênh tưới tiêu

E: 105044’18,0” Độ che phủ 10-30% Hai bên bờ được bê

Hai bên bờ được bê tông hóa Suối nước thuộc

hệ thống kênh tưới tiêu

- Tọa độ:

N: 21017’51,4”

E: 105043’43,6”

Chiều rộng của suối là 2m-3m, độ sâu

- 130cm Nền đáy chủ yếu là đá sỏi, bùn, cát Hai bên suối có cây cỏ che phủ Độ che phủ 5- 10% Hai bên bờ được bê tông hóa, có rong rêu và cây thủy sinh bao phủ Suối nước thuộc

hệ thống kênh tưới tiêu phục vụ cây trồng

Ghi chú: N: Vĩ độ Bắc

E: Kinh độ Đông

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp nghiên cứu ngoài tự nhiên

- Để thu mẫu ngoài tự nhiên sử dụng phương pháp của Nguyễn Xuân Quýnh

và cs (2004) [4], McCafferty (1983) [28], Nguyen V.V (2003) [30] Quá trình thu mẫu định tính bằng vợt ao (Pond net) và vợt cầm tay (Hand net)

Thu mẫu định lượng bằng cách sử dụng lưới Surber Sample (diện tích thu mẫu 0.1 m2, kích thước mắt lưới 250 µm)

Thu mẫu được tiến hành bằng cách: đặt miệng vợt ngược dòng nước dùng chân đạp phía trước miệng vợt vài phút (thu mẫu đạp nước) Dùng vợt tay để thu

mẫu ở nơi có nhiều bụi cây, ở những nơi đáy có đá lớn không thu mẫu đạp nước được thì nhấc đá và thu mẫu bám ở dưới đá bằng panh mềm để tránh làm nát mẫu

Cả 2 mẫu định tính và định lượng được thu ở các điểm bất kì, đối với những mẫu định tính tiên hành thu ở cả nơi nước chảy và nước đứng, nơi có cây bụi thủy sinh và các rễ cây ven bờ suối dùng vợt sục, ở những vùng nước nhỏ hoặc dòng chảy hẹp việc thu mẫu được tiến hành bằng vợt cầm tay, đối với mẫu định lượng sử dụng lưới turber samble lấy 5 mẫu diện tích thu mẫu là 0.1m2 Lưu ý loại bỏ rác làm sạch bùn đất sau khi thu, cầm mẫu nhẹ nhàng do cá thể côn trùng nước có cơ thể mềm dễ nát mẫu được bảo quản trong cồn 800, ghi etiket đầy đủ và đem về lưu trữ bảo quản, phân tích, và định loại tại phòng thí nghiệm Động vật học Khoa sinh – KTNN, Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội 2

2.5.2 Phương pháp phân tích mẫu

- Phương pháp nhặt mẫu: mẫu được rửa sạch cho ra khay thêm ít nước Dùng panh nhặt hết các ấu trùng và thiếu trùng nước cần nghiên cứu cho vào lọ và bảo quản trong cồn 800

2.5.3 Chỉ số đa dạng sinh học và chỉ số tương đồng

Các chỉ số đa dạng sinh học (ĐDSH) được sử dụng trong đề tài là: chỉ số Shannon - Weiner (chỉ số H’) và chỉ số Margalef (chỉ số d)

+ Chỉ số Shannon - Weiner được tính bằng cách lấy số lượng cá thể của một đơn vị phân loại chia cho tổng số cá thể trong mẫu, sau đó nhân với logarit của tỷ số

đó Tổng các đơn vị phân loại cho chỉ số đa dạng Chỉ số Shannon - Weiner (chỉ số H’) nhằm xác định lượng thông tin hay tổng lượng trật tự (hay bất trật tự) có trong một hệ thống Công thức để tính chỉ số này là:

Với: H’: chỉ số đa dạng loài

s: số lượng loài N: số lượng cá thể trong toàn bộ mẫu ni: số lượng cá thể của loài i

Hai thành phần của sự đa dạng được kết hợp trong hàm Shannon - Weiner là

số lượng loài và tính bình quân của sự phân bố các cá thể giữa các loài Do vậy, số lượng loài càng cao thì chỉ số H` càng lớn và sự phân bố các cá thể giữa các loài càng ngang bằng nhau thì cũng gia tăng chỉ số đa dạng loài được xác định thông qua hàm số Shannon - Weiner

Từ kết quả tính toán, có thể nhận xét về mức độ đa dạng theo các mức sau:

d = S −1

log N

Trong đó: d: chỉ số đa dạng Margalef

S: số loài trong mẫu N: tổng số cá thể

Từ kết quả tính toán, mức độ đa dạng dựa trên giá trị của chỉ số d được sắp xếp như sau:

Trong đó: n1: số lượng cá thể của loài ưu thế thứ nhất

N: tổng số cá thể trong điểm thu mẫu + Chỉ số tương đồng (chỉ số Sorensen) được sử dụng để đánh giá mức độ giống nhau về thành phần loài của các sinh cảnh Chỉ số này được tính theo công thức:

a + b

Trong đó: a: số loài trong sinh cảnh thứ nhất

b: số loài trong sinh cảnh thứ hai c: số loài chung cho cả hai sinh cảnh

K nhận giá trị từ 0 đến 1 Giá trị K càng gần 1 thì mức độ giống nhau về thành phần loài của các điểm nghiên cứu càng lớn Các giá trị của K tương ứng với mức tương đồng như sau:

Số liệu thu thập được xử lý qua bảng biểu, sơ đồ, đồ thị biểu diễn số lượng

và biến động số lượng Các số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Ofice Excel® 2007 của hãng Microsoft Corporation® và phần mềm Primer V.6 của hãng Primer®-ETM Ltd, UK

2.6 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ở xã Ngọc Thanh, thành phố

Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

Vị trí địa lí

Vị trí: Xã Ngọc thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc là khu vực nghiên cứu chính Xã Ngọc thanh là xã miền núi duy nhất của thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc cách Hà Nội 50km về phía Tây Bắc nằm ở vị trí:

- Giáp huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc là phía tây Phía Đông Nam giáp huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội Huyện Phổ Yên (Tỉnh Thái Nguyên) giáp phía Bắc và Đông Bắc của xã Phía Nam giáp xã Cao Minh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc

Toạ độ địa lý: Từ 21020' – 21025' vĩ độ Bắc Từ 105025' – 105050' kinh độ Đông

Địa hình

Xã Ngọc Thanh là xã có địa hình đa dạng đan xen giữa các dãy núi là vùng đồng bằng, do địa hình đang dạng nên khí hậu ở các vùng cũng khác nhau ở các vùng giáp núi và liền kề hồ Đại Lải có khí hậu trong lành, mát mẻ, nhiệt độ xuống thấp hơn vào mùa Đông nhất là ở các thung lũng

Địa chất

Ở đây nền địa chất bao gồm các đá mẹ phiến thạch, phấn sa, sa thạch có những tảng thạch anh xen kẽ nhau tạo thành 1 lớp phủ phong hóa không đều Chủ yếu là đất feralit vàng đỏ hoặc đỏ vàng phát triển trên đá mẹ phiến thạch sét, sa thạch

Đặc điểm khí hậu thủy văn

Khu vực nghiên cứu nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới (mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau) Trong khoảng thời gian từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, có gió mùa đông bắc hoạt động chính Còn gió mùa Đông – Nam mang theo hơi nước thường thổi từ tháng 4 đến tháng 10 Đây là theo tài liệu thu thập của trạm khí tượng thuộc Trung tâm Khoa học sản xuất lâm nghiệp Đông Bắc Bộ Lúc này cũng chính là mùa mưa nóng ảnh hưởng thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng phát triển

Lượng mưa trung bình quân năm 1456,6mm, phân bố không đều trong năm Nhiệt độ không khí trung bình năm là 230C

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thành phần loài và đa dạng về loài Phù du, Cánh úp và Cánh lông tại khu vực nghiên cứu

3.1.1 Thành phần loài Phù du, Cánh úp và Cánh lông tại khu vực nghiên cứu

Kết quả phân tích mẫu thu được tại các điểm thuộc khu vực nghiên cứu đã xác định được 58 loài thuộc 49 giống, 22 họ của 3 bộ: Phù du, Cánh úp, Cánh lông

Số lượng loài, giống và họ cụ thể của từng bộ phận được trình bày trong bảng 3.1

Bảng 3.1 Số lượng và tỷ lệ (%) các họ, giống, loài của bộ Phù du, Cánh úp và

Cánh lông tại khu vực nghiên cứu

STT Tên bộ

Số lượng

Tỷ lệ (%)

Số lượng

Tỷ lệ (%)

Số lượng

Tỷ lệ (%)

Kết quả nghiên cứu cho thấy về cấu trúc thành phần họ, giống, loài của Phù

du, Cánh úp và Cánh lông tại khu vực nghiên cứu xã Ngọc Thanh, thành phố Phúc Yên, tỉnh Vĩnh Phúc cho thấy: đã xác định được 32 loài thuộc bộ Phù du (chiếm 55,2% tổng số loài) thuộc 23 giống (chiếm 46,9% tổng số giống) của 9 họ (chiếm 40,9% tổng số họ) Bộ Cánh úp có 2 loài (chiếm 3,4% tổng số loài), 2 giống (chiếm 4,0% tổng số giống) và 2 họ (chiếm 9,1% tổng số họ) Bộ Cánh lông có 24 loài (chiếm 41,4% tổng số loài) thuộc 24 giống (chiếm 49,1% tổng số giống) và 11 họ (chiếm 50,0% tổng số họ)

Như vậy, bộ Phù du có số lượng loài nhiều nhất với 32 loài (55,2%), bộ Cánh lông đứng vị trí thứ hai với 24 loài (41,4%) và bộ Cánh úp có số lượng loài ít nhất với 2 loài (3,4%) Tuy nhiên, về bậc họ thì số lượng họ của bộ Cánh lông lại chiếm ưu thế hơn với 11 họ (50,0%), tiếp đến là bộ Phù du với 9 họ (40,9%) và ít nhất là bộ Cánh úp với 2 họ (9,1%) So với các kết quả nghiên cứu trước đây của